表面光吸収法を用いたその場観察による電子ビーム表面改質エピタキシーの機構解明

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650248
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古川 静二郎 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (60016318)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川崎 宏治 東京工業大学, 総合理工学研究科, 助手 (10234056) ; 佐々木 公洋 東京工業大学, 総合理工学研究科, 助手 (40162359)
• Keywords: 表面光吸収法 / その場観察 / 電子ビーム / 表面改質 / 弗化物 / P(リン) / ヘテロエピタキシー

Research Abstract

電子ビームによる表面改質効果を利用して、イオン結晶性弗化物の上に半導体をヘテロエピタキシャル成長する方法に対し、その機構解明とその場観察を光で行うことを目的として行った。今年度は、まずこれまでのAsにかわり、同じくV族の他の元素の例としてPを用い、CaF_2/Si(111)基板の電子ビームを照射による表面改質を試みた。このPで表面改質した基板を大気中に取り出して、観察光の入射角依存性を測定した結果、Asの場合と同じく、入射角が約70度の時観察光の変化量が最大(3.5%)となる結果を得た。これにより、Pを用いてもAsと類似の表面改質が起こること、そしてこれが入射角度70度においてその場観察可能であることが明らかになった。
次に、表面改質過程のその場観察を行うために、低エネルギー電子ビーム照射系とV族元素の蒸発源を備えたベルジャー型の真空プロセスチェンバー、及びこれと結合した光学測定系を作製した。
そしてこの装置を用いて、Pによる表面改質の過程をCaF_2表面からの反射強度の時間変化としてその場観察した。まずP分子線のみ照射し、電子ビームが照射されていない時は、室温においても反射強度の変化は見られなかった。これに対し、基板温度を200℃とし、P雰囲気下でビームを照射すると、反射強度が時間とともに低下し、かつ改質状態の飽和を示唆する時間特性が観察された。Pを照射せず電子ビームのみを照射した場合にはこの変化が見られないことから、電子ビームの作用でPがCaF_2表面へ吸着していることが分かった。またPの吸着を仮定した反射率変化量を計算し実験値と比較することにより、この吸着層はPの原子層オーダーの厚さであると結論した。

Research Products

• [Publications] K.Kawasaki,S-M Hwang,K.Tsutsui and S.Furukawa: "In-situ Observation of Surface modification on Fluoride on Si(111) Substrate using the Visible Light" Eleventh Record of alloy Semiconductor Physics and Electronics Symposium. 221-226 (1992)
• [Publications] 川崎 宏治,筒井 一生,古川 静二郎: "表面光反射を用いたSi基板上弗化物の表面改質状態の観察" 1992年春季応用物理学会. II. 39-39 (1992)
• [Publications] 黄 相満,川崎 宏治,筒井 一生 古川 静二郎: "リンを用いた弗化物表面改質のSPAによるその場観察" 1992年 秋季応用物理学会. II. 457-457 (1992)
• [Publications] 黄 相満,川崎 宏治,筒井 一生,古川 静二郎: "リンと電子線の同時照射による弗化物表面改質のSPA法を用いたその場観察" 1993年 春季応用物理学会. (1993)